DE2331012B2

DE2331012B2 - DEVICE FOR SENSING THE RADIANT ENERGY FROM A SCENE

Info

Publication number: DE2331012B2
Application number: DE19732331012
Authority: DE
Inventors: Erwin Eugene Farmers Branch; Kennedy Howard Vernon Dallas; Tex. Cooper (VStA.)
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-06-18
Publication date: 1978-02-16
Also published as: DE2331012C3; JPS4967635A; IT985689B; GB1423257A; JPS5852202B2; DE2331012A1; SE387032B; US3781559A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtasten der von einer Szene ausgehenden Strahlungsenergie, mit einer Abbildungseinrichtung, einem in zwei verschiedenen Richtungen in Schwingbewegungen versetzbaren, drehbar gelagerten Abtastspiegel, einer Strahlungsenergie-Detektoranordnung, die sichtbares Licht mit Intensitätsänderungen erzeugt, die den Intensitätsänderungen des auf den Slrahlungsenergic-Detektorteil der Anordnungen fallenden Abbildes der Szene entsprechen, einem zweiten Spiegel, der Rücken an Rücken am Abtastspiegel befestigt ist, und einer Betrachtungsvorrichtung.The invention relates to a device for scanning the radiant energy emanating from a scene, with an imaging device, one oscillating in two different directions displaceable, rotatably mounted scanning mirror, a radiant energy detector arrangement, the visible Light with intensity changes is generated, which corresponds to the intensity changes of the radiation energy detector part the arrangement of the falling image of the scene correspond to a second mirror, the back attached to the back of the scanning mirror, and a viewing device.

Eine solche Vorrichtung ist bereits bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird die von einer Szene kommende Infrarotenergie von einem Reflektor erfaßt und auf einen Spiegel geworfen, der in zwei Ebenen Schwingbewegungen ausführt. Die vom Spiegel reflektierte Infrarotstrahlung trifft auf eine Fotozelle, deren Ausgangssignal verstärkt wird und eine Neonröhre ansteuert, die sichtbares Licht erzeugt. Dieses sichtbare Licht wird zu einem auf der Rückseite des zuerst genannten Spiegels befestigten zweiten Spiegel geworfen und von diesem auf einen Betrachtungsschirm gelenkt. Dabei kann konstruktionsbedingt nur ein bestimmtes Gesichtsfeld der zu betrachtenden Szene erfaßt werden. Variationsmöglichkeiten bestehen nicht. Es gibt aber häufig Anwendungsfälle, bei denen es erwünscht ist, aus einer Gesamtszene nur bestimmte Ausschnitte zu erfassen. Für diese Fälle ist die bekannte Vorrichtung nicht geeignet.Such a device is already known. In this known device, from a scene incoming infrared energy is captured by a reflector and thrown onto a mirror, which is in two planes Performs oscillatory movements. The infrared radiation reflected by the mirror hits a photocell, whose The output signal is amplified and drives a neon tube that generates visible light. This visible Light is thrown towards a second mirror attached to the back of the first mentioned mirror and steered by this to a viewing screen. Due to the design, only one certain field of view of the scene to be viewed can be detected. There are no possibilities for variation. However, there are often applications in which it is desirable to only select specific ones from an overall scene Capture excerpts. The known device is not suitable for these cases.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß sie unter Verwendung einei möglichst geringen Ai'.zahl optischer Elemente und bei geringem Platzbedarf eine Veränderung des Gesichtsfeldes auf die abzutastende Szene ermöglicht.The invention is based on the object of designing a device of the type described at the outset in such a way that that they are made using the smallest possible number of optical elements and with as little Required space allows a change in the field of view on the scene to be scanned.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abbildungseinrichtung eine afokale Optikeinrichtung ist, die derart ausgebildet ist, daß das Gesichtsfeld auf die von der Szene kommende Strahlungsenergie veränderlich ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine afokale Optikeinrichtung mit spezieller Ausgestaltung eingesetzt, die ein variables Gesichtsfeld ermöglicht. Dabei läßt sich dieses variable Gesichtsfeld mit nur einer afokalen Optikeinrichtung erreichen.According to the invention, this object is achieved in that the imaging device is an afocal optical device is designed in such a way that the field of view is based on that coming from the scene Radiant energy is changeable. In the device according to the invention, an afocal optical device is used used with a special design that enables a variable field of view. This can be Achieve variable field of view with just one afocal optical device.

Eine afokale Optikeinrichtung als solche ist zwar bereits bekannt, doch würde der Einsatz einer solchen Einrichtung bei einer Vorrichtung zum Abtasten der von einer Szene ausgehenden Strahlungsenergie noch kein variables Gesichtsfeld ermöglichen.An afocal optical device as such is already known, but the use of such a device would Device in a device for scanning the radiant energy emanating from a scene do not allow a variable field of view.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Darin zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing

Fig. 1 eine vereinfachte perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Strahlungsenergie-Abtastvorrichtung, Fig. 1 is a simplified perspective view of the radiation energy scanning device according to the invention,

F i g. 2 einen Schnitt durch die Abtast- und Antriebsvorrichtung der erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung,F i g. 2 shows a section through the scanning and drive device of the scanning device according to the invention,

F i g. 3 ein Diagramm, in dem die Änderung des Abtastwinkels in Abhängigkeit von der Zeit angegeben ist,F i g. 3 shows a diagram in which the change in the scanning angle as a function of time is given is,

Fig.4a bis 4f verschiedene Stellungen des afokalen Optikabschnitts der in Fig. 1 dargestellten Abtastvorrichtung, Fig.4a to 4f different positions of the afocal Optical section of the scanning device shown in Fig. 1,

F i g. 5a und 5b die von der Abtastspiegelbewegung verursachte Strahlwinkeländerung durch den afokalen Optikabschnitt für die schmalen und weiten Gesichtsfelder, F i g. 5a and 5b show the beam angle change caused by the scanning mirror movement through the afocal Optical section for the narrow and wide fields of view,

F i g. 6 eine vereinfachte Seitenansicht der räumlichen Anordnung der in Fig. 1 dargestellten Abtastvorrichtung, F i g. 6 shows a simplified side view of the spatial arrangement of the scanning device shown in FIG. 1,

F i g. 7a und 7b eine andere Ausführungsform des afokalen Optikabsehnitis undF i g. 7a and 7b show another embodiment of the afocal optic absehnitis and

Fig. 8 eine weitere Ausführungsform eines afokalen Optikabschnitts, der gemäß der Erfindung verwendet werden kann.8 shows a further embodiment of an afocal optical section which is used according to the invention can be.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung !0 zur Abtastung und Wiedergabe von Strahlungsenergie dargestellt. Diese Vorrichtung wandelt ankommende Strahlungsenergie (von der zur Erläuterung angenommen sei, daß sie im infraroten Bereich des Spektrums liegt) in Echtzeu in ein Videosignal um, das seinerseits wieder in ein sichtbares Bild umgewandelt wird. Der lnfrarotcmpfängerabschnitt der Vorrichtung 10 besteht aus einem afokalen Optikabschnitt 12, der in einer Ausführungsform aus zwei Linsen 14 und 16 besteht, die auf einer gemeinsamen (nicht dargestellten) Halterung so befestigt sind, daß sie um einen Punkt 18 zwischen den Linsen 14 und 16 in eine von drei Stellungen beweglich sind. Die mit gestrichelten Linien angegebenen Linsen 14a und 16a sowie 14f> und i6b befinden sich jeweils in einer der beiden anderen Stellungen. Die von einem Objekt kommende Strahlungsenergie durchläuft den afokalen Optikabschnitt 12 längs der optischen Achse 22 der Anordnung, und sie fällt auf eine Abtasteinheit 24, die aus einem Vorderspiegel 26 und einem Hinterspiegel 28 aus einem gemeinsamen Spiegelträger 30 besteht; dieser Aufbau könnte in Form eines Glasträgers mit verspiegelten Flächen auf beiden Seiten ausgeführt sein. Der Abtastspiegel 26 liegt nominell in einem Winkel von 45° zur optischen Achse 22. Die ankommende kollimierte Strahlungsenergie aus dem afokalen Optikabschnitt 12 wird vom Abtastspiegel 26 durch ein konvergierendes Linsensystem 32 reflektiert, das aus einer oder aus mehreren Linsen bestehen kann. Das Linsensystem 32 wirft die ankommende Infrarotstrahlungsenergie konvergierend auf ein Feld von Detektoren 34. Das Detektorfeld 34 kann ein herkömmliches Detektorfeld sein; beispielsweise kann es ein lineares Feld aus Quecksilbercadmiumtellurid-Detektoren (HgCdTe) sein, die für Infrarotenergie im Bereich von 8 bis 14 μττι empfindlich sind. Abhängig von dem besonderen Anwendungsfall können die einzelnen Detektoren im Abstand voneinander liegen oder sich unmittelbar aneinander anschließen. Das von jedem einzelnen Detektor 34 erzeugte elektrische Signal wird mit Hilfe eines eigenen Kanals in einer Videoelektronikschaltung 36 verstärkt und dann an ein entsprechendes Feld von Emittern 38 angelegt. Das Emitterfeld 38 entspricht im allgemeinen hinsichtlich der Zahl der Emitter und des räumlichen Formats der Zahl der Detektoren im Detektorfeld 34. Wie bereits erwähnt wurde, koppelt die Videoelektronikschallung 36 jeden Detektorkanal mit dem entsprechenden Emitter, und sie sorgt für die Signalverarbeitungsfunktionen und die zusätzlichen Funktionen zum Modulieren des Ausgangssignals jedes Emitterfeldes 38. Das Emitterfeld 38 kann beispielsweise aus Galliumarsenidphosphid-Dioden (GaAsP-Dioden) bestehen. Die Auiigangsenergie des Emitterfeldes 38 kann im sichtbaren EJereich liegen, und sie kann nach dem Durchlaufen eines Kollimatorlinsensystems 40 aus einer oder aus mehreren Linsen auf den Hinterspiegel 28 fallen. Das vom Hinterspiegel 28 reflektierte sichtbare kollimierte Licht kann mit Hilfe einer Fernsehkamera 44 in ein Videoausgangssignal 42 umgewandelt werden, oder es kann direkt betrachtet werden. Die Fernsehkamera 44 kann ebenfalls mit einer oder mehreren Kollimatorlinsen 46 ausgestattet sein, die mit dem Kollimatorlinsensystem 40 verträglich sind. Die Fernsehkamera 44 kann von den Standardfernsehabtastgeschwindigkeiten oder von besonderen Abtastgeschwindigkeilen Gebrauch machen, damn ein Videoausgangssignal 42 erzeugt wird, das dann zum Betreiben einer herkömmlichen Fernsehbildröhre 48 zur sichtbaren Wiedergabe des Objekts 20 verwendet werden kann. Die Fernsehkamera 44 und die Bildröhre 48 können über ein Kabel oder eine Funkverbindung unter Anwendung eines herkömmlichen Systems gekoppelt sein.In Fig. 1 a device! 0 for scanning and reproducing radiant energy is shown. This device converts incoming radiant energy (which, for the sake of explanation, is assumed to be in the infrared region of the spectrum) in real time into a video signal, which in turn is converted back into a visible image. The infrared receiver section of the device 10 consists of an afocal optics section 12 which, in one embodiment, consists of two lenses 14 and 16 which are mounted on a common holder (not shown) so that they are about a point 18 between the lenses 14 and 16 in FIG are movable in one of three positions. The lenses 14a and 16a as well as 14f> and i6b indicated by dashed lines are each in one of the other two positions. The radiant energy coming from an object passes through the afocal optics section 12 along the optical axis 22 of the arrangement, and it falls on a scanning unit 24, which consists of a front mirror 26 and a rear mirror 28 from a common mirror carrier 30; this structure could be designed in the form of a glass carrier with mirrored surfaces on both sides. The scanning mirror 26 is nominally at an angle of 45 ° to the optical axis 22. The incoming collimated radiant energy from the afocal optics section 12 is reflected by the scanning mirror 26 through a converging lens system 32 which can consist of one or more lenses. The lens system 32 converges the incoming infrared radiation energy onto an array of detectors 34. The detector array 34 can be a conventional detector array; for example, it can be a linear field of mercury cadmium telluride detectors (HgCdTe) which are sensitive to infrared energy in the range from 8 to 14 μττι. Depending on the particular application, the individual detectors can be located at a distance from one another or directly adjoin one another. The electrical signal generated by each individual detector 34 is amplified with the aid of its own channel in a video electronic circuit 36 and then applied to a corresponding field of emitters 38. The emitter array 38 generally corresponds to the number of detectors in the detector array 34 in terms of the number of emitters and spatial format Modulating the output signal of each emitter field 38. The emitter field 38 can for example consist of gallium arsenide phosphide diodes (GaAsP diodes). The output energy of the emitter field 38 can be in the visible range and, after passing through a collimator lens system 40, it can fall from one or more lenses onto the rear mirror 28. The visible collimated light reflected from the rearview mirror 28 can be converted to a video output signal 42 using a television camera 44, or it can be viewed directly. The television camera 44 may also be equipped with one or more collimator lenses 46 that are compatible with the collimator lens system 40. The television camera 44 can utilize standard television scan speeds or special scan speeds to produce a video output signal 42 which can then be used to drive a conventional television picture tube 48 to display the object 20 visually. The television camera 44 and kinescope 48 may be coupled by cable or radio link using any conventional system.

Das Gesichtsfeld des von der Fernsehbildröhre 48 wiedergegebenen Bildes hängt von der Stellung der Linsen 14 und 16 im afokalen Optikabschnitt 12 ab. Ein afokaler Optikabschnitt ist als ein Optiksystem definiert, das eine kollimierte Strahlungsenergie mit einem Strahlenbündeldurchmesser in eine kollimierte Strahlungsenergie mit einem anderen Strahlungsbündeldurchmesser umsetzt; dieses System kann zur Veränderung des Gesichtsfeldes der Abtastanordnung 12 angewendet werden. Wenn sich der afokale Optikabschnitt 12 in der von den Linsen 14 und 16 gebildeten Lage befindet, gibt die Bildröhre 48 ein schmales Gesichtsfeld entsprechend dem Gesichtsfeld 50 wieder. Wenn der afokale Optikabschnitt 12 um den Punkt {8 so gedreht wird, daß sich die Linsen in den von den Linsen 14a und 16a und dann von den Linsen 14ö und 166 angegebenen Lagen befindet, dann wird das von der Bildröhre 48 wiedergegebene Gesichtsfeld in ausgewählter Weise in das weite Gesichtsfeld 54 bzw. in das mittlere Gesichtsfeld 52 geändert. Dies wird im Zusammenhang mit den Fig.4a bis 4f noch genauer erläutert.The field of view of the picture displayed by the television picture tube 48 depends on the position of the Lenses 14 and 16 in the afocal optics section 12. A Afocal optics section is defined as an optics system that generates collimated radiant energy with a Beam diameter into a collimated radiation energy with another radiation beam diameter implements; this system can be used to change the field of view of the scanning arrangement 12 be applied. When the afocal optic section 12 is in that formed by the lenses 14 and 16 Position is, the picture tube 48 reproduces a narrow field of view corresponding to the field of view 50. When the afocal optic section 12 is rotated about the point {8 so that the lenses are in the of the lenses 14a and 16a and then by the lenses 14ö and 166 is located, then that of the Picture tube 48 reproduced field of view in a selected manner in the wide field of view 54 or in the mean field of view 52 changed. This becomes even more precise in connection with FIGS. 4a to 4f explained.

In F i g. 2 ist zu erkennen, daß der Abtastspiegel 24 um eine erste Achse, die Abtastachse 56, und um eine zweite Achse, die Verschachtelungsachse 58, beweglich ist. Die Verschachtelungsachse 58 verläuft in einem Winkel Θ zur Abtastachse 56, der kleiner als 90° ist. Wie bereits erwähnt wurde, liegen die Abtastspiegel 26 und 28 in einem Winkel von etwa 45° zur optischen Achse 22. Die Abtasteinheit 24 sorgt sowohl für die Abtastung des Infrarotanteils und des sichtbaren Anteils der Anordnung 10 (von Fig. I). Die Abtastung und die Wiedergabe in vertikaler Richtung werden in wirksamer Weise mit Hilfe der vertikal ausgerichteten geradlinigen Felder aus Infrarotdetektoren 34 und aus lichtemittierenden Dioden 38 erzielt. Diese Elemente sind so im Abstand voneinander angebracht, daß eine durch Kippen des Abtastspiegels um einige Milliradiant um die Verschachtelungsachse 58 erzielte 2;1-Verschachtelung eine Verringerung der Zahl der in der Anordnung 10 erforderlichen Kanäle im Verhältnis von 2:1 ermöglicht. Wenn andererseits kontinuierliche Detektoren und Emitter verwendet werden, dann werden dadurch ein erhöhtes thermisches Auflösungsvermögen und eine erhöhte Zuverlässigkeit erreicht. In Fig. 2 it can be seen that the scanning mirror is 24 µm a first axis, scan axis 56, and movable about a second axis, nesting axis 58. the The nesting axis 58 runs at an angle Θ to the scanning axis 56 which is less than 90 °. As already was mentioned, the scanning mirrors 26 and 28 are at an angle of about 45 ° to the optical axis 22. Die Scanning unit 24 ensures both the scanning of the infrared portion and the visible portion of the arrangement 10 (from Fig. I). The scanning and reproduction in the vertical direction become more efficient Use the vertically aligned rectilinear fields to display infrared detectors 34 and 34 light emitting diodes 38 achieved. These elements are so spaced apart that one 2; 1 interleaving achieved by tilting the scanning mirror a few milliradians about the nesting axis 58 a reduction in the number of channels required in assembly 10 in the ratio of 2: 1 is possible. On the other hand, if continuous detectors and emitters are used, then an increased thermal resolution and increased reliability are achieved as a result.

Die Horizontalabtastung des Spiegels 26 erfolgt um die Abtastachse 56. Typischerweise wird der Spiegel 26 für eine horizontale Gesamtabtastung von 15° um 7,5° gedreht. Der Spiegel kann sich mit konstanter Geschwindigkeit während der 7,5°-Horizontalabtastung drehen, so daß etwa zwischen 80 und 90% der Zeit des Abtastzyklus davon beansprucht werden. Die verbleibende Zeit in jedem Zyklus (die mit Totzeit bezeichnet wird) kann für das Umkehren der Bewegungs- oder Drehrichtung des Spiegels vorgesehen sein. Das Kippen des Spiegels zur Erzielung der Verschachtelung kann ebenfalls während dieser Totzeit erfolgen. Der Spiegel 26 ist an einem Kardanrahmen 60 befestigt. Ein kleiner bürstenloser Gleichstrommotor mit konstantem Drehmoment sorgt für den Antrieb um dieThe mirror 26 is scanned horizontally about the scanning axis 56 for a total horizontal scan of 15 ° by 7.5 ° turned. The mirror can move at a constant speed during the 7.5 ° horizontal scan rotate so that it occupies between about 80 and 90% of the time of the scan cycle. the remaining time in each cycle (referred to as dead time) can be used to reverse the motion or direction of rotation of the mirror can be provided. Tilting the mirror to achieve nesting can also take place during this dead time. The mirror 26 is attached to a gimbal frame 60. A small brushless DC motor with constant torque provides the drive to the

Abtastachse 26. Der Gleichstrommotor 62 besteht aus einem Stator 64 und aus einem Rotor 66. Mit dem Rotor 66 ist eine Spicgelklammer 68 einstückig verbunden, die einen Spiegel 26 am Rotor 66 festklemmt. Eine Schraubverbindung 70 verbindet den Rotor 66 sicher mit einem Lager 72.Scanning axis 26. The direct current motor 62 consists of a stator 64 and a rotor 66. With the rotor 66 is a mirror clip 68 integrally connected, the clamps a mirror 26 to the rotor 66. A screw connection 70 securely connects the rotor 66 with a bearing 72.

Der Spiegel ist an seinem oberen Ende mit Hilfe einer Spiegelklammer 74 mit einem Tachometer 76 verbunden, der ein Rückkopplungssignal liefert, das zur Geschwindigkeitsabtastung verwendet wird. Der Tachometer 76 besteht aus einem Stator 78 und aus einem Rotor 80, an dem die Spiegclklammer 74 befestigt ist. Eine Schraubverbindung 82 hält den Rotor 80 im Eingriff mit dem Lager 84.At its upper end, the mirror is connected to a speedometer 76 with the aid of a mirror bracket 74, which provides a feedback signal that is used for speed sensing. The speedometer 76 consists of a stator 78 and a rotor 80 to which the mirror clip 74 is attached. A screw connection 82 holds the rotor 80 in engagement with the bearing 84.

Der Kardanrahmen 60 kann zu einer vorbestimmten Zeit während des Abtastzyklus (d. h. während der Totzeit des Abtastzyklus) um die Verschaehtelungsachse 58 gekippt werden. Der Kardanrahmen 60 ist mit Hilfe von zwei Lagern 88 und 90 in einem Gehäuse 86 angebracht. Diese Biegezapfen bildende Lager bestehen aus gekreuzten Blattfedern, die in kennzeichnender Weise kräftig sind und eine niedrige Reibung sowie ein niedriges Gewicht aufweisen. Die Lager 88 und 90 ermöglichen es dem Kardanrahmen 60 (und daher dem Spiegel 26) um die Verschachtelungsachse 58 zu kippen. Zwei Elekiromagnete 92 und 94 (von denen der Elektromagnet 94 nicht dargestellt ist) sind vorgesehen, die die Verschachtelungsantriebsbewegung dadurch erzeugen, daß sie es dem Kardanrahmen 60 und dem Spiegel 66 ermöglichen, bei Betätigung des Elektromagnets 92 oder des Elektromagnets 94 um die Verschachtelungsachse zu kippen. Die Wellen der Elektromagnete 92 und 94 sind mit dem Kardanrahmen 60 verbunden (wobei nur die dem Elektromagnet 92 zugeordnete Welle 96 dargestellt ist). Wenn die Elektromagnete 92 oder 94 betätigt werden, üben ihre Wellen eine Zugkraft auf den Kardanrahmen 60 aus, so daß dieser veranlaß! wird, um einen vorbestimmten Betrag (in der Größenordnung von wenigen Milliradiant) um die Verschachtelungsachse 58 zu kippen.The gimbal 60 can be adjusted at a predetermined time during the scan cycle (i.e., during the Dead time of the scanning cycle) can be tilted about the interlacing axis 58. The gimbal frame 60 is with Mounted in a housing 86 with the aid of two bearings 88 and 90. These flexible journals are formed by bearings made of crossed leaf springs, which are characteristically strong and have a low friction as well have a low weight. The bearings 88 and 90 enable the gimbal 60 (and therefore the Mirror 26) to tilt about the nesting axis 58. Two electric magnets 92 and 94 (of which the Solenoid 94 (not shown) are provided which drive the nesting movement thereby produce that they allow the gimbal 60 and the mirror 66, upon actuation of the solenoid 92 or the electromagnet 94 to tilt about the nesting axis. The waves of the Electromagnets 92 and 94 are connected to the gimbal 60 (only those of the electromagnet 92 associated shaft 96 is shown). When the solenoids 92 or 94 are actuated, practice theirs Wave a tensile force on the cardan frame 60, so that this cause! is to a predetermined Amount (on the order of a few milliradians) to flip about the nesting axis 58.

F i g. 3 zeigt die Abhängigkeit der Abtastwinkeländerung des Spiegels 26 von der Zeit. Aus F i g. 3 ist zu erkennen, daß sich der Spiegel 26 um 3,75° aus seiner Nullgrad-Siellung dreht, die nominell bei einem Winkel von 45 /ur optischen Achse 22 liegt. Das heißt mit anderen Worten, daß sich der Spiegel 26 in einem Winkclbcreich zwischen 41,25^C und 48.75° bezüglich der optischen Achse 22 bewegt. Wie in F i g. 3 angegeben ist. entspricht die für eine Bewegung des Spiegels um ±3.75 erforderliche Zeit der wirksamen Zeit /₍₎, während die für das Kippen (Vcrschachtclung) des Spiegels 26 erforderliche Zeit als Totzeit I₁/ bezeichnet ist. Die wirksame Zeit der Abtasteinheit kann etwa 80°/« des gesamten Arbeitszyklus betragen. Wie in Fig. 3 zu entnehmen ist, wird während der wirksamen Zeit der Abtasteinheit eine lineare Abtastung (konstante Winkelgeschwindigkeit oder Abtastgeschwindigkeit) angewendet. Die Tot/eil (l,i) jedes Zyklus ist für die Umkehrung der Drehrichtung des Spiegels 26 und für das Kippen des Spiegels 26 zur Verschachlelung vorgesehen. Bei der AbUisleinheit von F i g. 2 können auch andere Anlnebsfunktionen angewendet werden.F i g. 3 shows the dependence of the change in the scanning angle of the mirror 26 on the time. From Fig. 3 it can be seen that the mirror 26 rotates by 3.75 ° from its zero degree angle, which is nominally at an angle of 45 ° to the optical axis 22. In other words, the mirror 26 with respect to the optical axis is moved in a Winkclbcreich between 41.25 and 48.75 ° ^C 22nd As in Fig. 3 is specified. the time required for a movement of the mirror by ± 3.75 corresponds to the effective time / ₍₎ , while the time required for the tilting (nesting) of the mirror 26 is referred to as the dead time I ₁ /. The effective time of the scanning unit can be about 80 ° / "of the entire work cycle. As can be seen in FIG. 3, linear scanning (constant angular speed or scanning speed) is used during the effective time of the scanning unit. The dead / eil (l, i) of each cycle is provided for reversing the direction of rotation of the mirror 26 and for tilting the mirror 26 for nesting. In the case of the unit of FIG. 2 other start-up functions can also be used.

In den Fig. 4a und 4b ist die Stellung des afokalen Optik.ibschnitts 12 lur ein enges Gesichtsfeld 50 dargestellt, die Fig. 4c und 4d /eigen die Stellung des afnkalen Optik,ibschiiills 12 für das weile Gesichtsfeld 54 und die Ι· ι g. 4e und 4f /eigen die Stellung des afok.ilcii Ontikabscliniiis 12 lur das niilllcre Gesichtsfeld 52. Die F i g. 4b, 4d und 4f gleichen den F-' i g. 4a. 4c bzw. 4e mit der Ausnahme, daß das Konvcrgcnzlinsensystcm 32 und das Dcteklorfeld 34 in der Abtasteinheit 24 zur Vereinfachung der Erklärung in der optischen Konfiguration ohne Umlenkung dargestellt sind.In Figs. 4a and 4b, the position of the afocal Optics. Section 12 lur a narrow field of view 50 shown, Figs. 4c and 4d / own the position of the afnkalen optics, ibschiiills 12 for the long visual field 54 and the Ι · ι g. 4e and 4f / own the position of the afok.ilcii Ontikabscliniiis 12 lur the niilllcre visual field 52. The F i g. 4b, 4d and 4f are similar to Figs. 4a. 4c and 4e with the exception that the convex lens system 32 and the Dcteklorfeld 34 in the scanning unit 24 to simplify the explanation in the optical Configuration without redirection are shown.

Es sei bemerkt, daß für jedes (in den F i g. 4b, 4d und 41 dargestellte) Gesichtsfeld der gleiche Strahlenbündcldurchmcsser A der Austriltsencrgic vorliegt, der von der Konvcrgenzlinse 32 festgelegt ist, und daß derIt should be noted that for each field of view (shown in FIGS. 4b, 4d and 41) there is the same beam diameter A of the exit lens defined by the converging lens 32 and that the

ίο Strahlenbündelwinkel von der Bewegung des Spiegels 26 eingestellt ist. Dies wird im Zusammenhang mit den F i g. 5a und 5b noch näher erläutert. Die ankommende Strahlungsenergie in allen drei Gesichtsfeldern wird kollimiert, und sie ist parallel zur optischen Achse 22 (nach F" ig. 1) dargestellt. Das heißt mit anderen Worten, daß die ankommende kollimicrtc Energie mit einem Strahlenbündeldurchmesser ß„ in den afokalen Optikabschnitt 12 eintritt und aus diesem immer noch im kollimicrten Zustand jedoch mit einem Strahlenbündcldurchmesser A austritt, der für alle drei Gesichtsfelder (das enge, das mittlere und das weite Gesichtsfeld) konstant und dabei von der Konvergenzlinse 32 festgelegt ist. Das Gesichtsfeld einer Optik steht in umgekehrtem Verhältnis zur effektiven Brennweite der Optik. Ferner steht das Gesichtsfeld einer Optik in umgekehrtem Verhältnis zum Verhältnis aus dem Strahlenbündeldurchmesser der ankommenden Energie zum Strahlenbündeldurchmesser der abgehenden Energie (d. h. in umgekehrtem Verhältnis zu B₁JA). ίο beam angle from the movement of the mirror 26 is set. This is discussed in connection with FIGS. 5a and 5b explained in more detail. The incoming radiation energy in all three fields of view is collimated, and it is shown parallel to the optical axis 22 (according to FIG. 1) and emerges from this still in the collimated state but with a beam diameter A which is constant for all three fields of view (the narrow, medium and wide fields of view) and is determined by the convergence lens 32. The field of view of an optic is inversely related to Effective focal length of the optics Furthermore, the field of view of an optics is inversely related to the ratio of the beam diameter of the incoming energy to the beam diameter of the outgoing energy (ie inversely related to B ₁ JA).

Aus Fi g. 4b ist zu ersehen, daß die einen Strahlenbündeldurchmesser B\ aufweisende ankommende Strahlungsenergie beim Durchlauf durch den afokalen Optikabschnitt 12 aus den Linsen 14 und 16 konvergiert und aus dem afokalen Optikabschnitt 12 mit einem Strahlenbündeldurchmesser A austritt. Die effektive Brennweite dieses optischen Systems kann dadurch bestimmt werden, daß die Strahlen 98 vom Detektorfeld 34 verlängert werden, bis ein Strahlenbündeldurchmesser erreicht ist, der gleich dem Strahlenbündeldurchmesser B\ ist. Auf andere Weise betrachtet ergibt sich.From Fig. 4b it can be seen that the incoming radiation energy having a beam diameter B \ converges when passing through the afocal optics section 12 from the lenses 14 and 16 and emerges from the afocal optics section 12 with a beam diameter A. The effective focal length of this optical system can be determined by lengthening the beams 98 from the detector array 34 until a beam diameter is reached which is equal to the beam diameter B \ . Looked at in a different way it results.

daß das Verhältnis aus dem Strahlenbündeldurchmesser B₁ zum Strahlenbündeldurchmesser A(B\IA) größer als 1 ist.that the ratio of the beam diameter B ₁ to the beam diameter A (B \ IA) is greater than 1.

Aus Fig.4d ist zu erkennen, daß die ankommendeFrom Figure 4d it can be seen that the incoming

4j Strahlungsenergie mit einem Strahlenbündeldurchmesser B₂ den afokalen Optikabschnitt 12 durchläuft, durch die Linsen 16a und 14a divergiert und schließlich mit einem Strahlenbündeidurchmesser A aus dem afokalen Optikabschnitt 12 austritt. Zur Bestimmung der effektiven Brennweite des in Fig. 4d dargestellten optischen Systems werden die Strahlen 98 vom Detektorfeld .34 verlängert, bis der Strahlenbündcldurchmcsscr den Wert B₂ erreicht. Da der Strahlcnbündeldurchmesser O₂ kleiner als der Strahlenbündeldurch-4j radiant energy with a beam diameter B ₂ passes through the afocal optical system section 12, diverges through the lenses 16a and 14a and then exits with a Strahlenbündeidurchmesser A from the afocal optics portion 12th To determine the effective focal length of the optical system shown in FIG. 4d, the beams 98 are extended from the detector field .34 until the beam diameter reaches the value B _2. Since the beam diameter O _{2 is} smaller than the beam diameter

■-,■-) messer B] (Fi g. 4b) ist, ist die effektive Brennweite de; in Fig. 4d dargestellten optischen Systems kleiner ab die des in F i g. 4b dargestellten Systems. Das heißt also daß das Verhältnis aus den Strahlenbündcldurchmes sein 03 und A (B2/A)k\c\ncr als 1 ist. Da wie oben bereit;■ -, ■ -) knife B] (Fig. 4b) is the effective focal length de; The optical system shown in FIG. 4d is smaller than that of the optical system shown in FIG. 4b illustrated system. This means that the ratio of the beam diameter is 03 and A (B2 / A) k \ c \ ncr is 1. As ready as above;

(,ο erwähnt wurde, die effektive Brennweite dem Gesichts feld umgekehrt proportional isl, ist das Gesichtsfeld de> in F i g. 4d dargestellten Systems größer als die des it F i g. 4b dargestellten Systems.(, ο mentioned, the effective focal length of the face field inversely proportional isl, the field of view is de> in Fig. 4d is larger than that of FIG. 4d. 4b illustrated system.

Wenn der afokalc Optikabschnitl 12 wcitergedrehWhen the afocal optic section is rotated 12 more

tv-; wird, ergibt sich eine dritte Stellung, die in F i g. 4 dargestellt ist, bei der der afokale Optikabschnilt Ii völlig aus der optischen Bahn des Systems entfernt ist. Ii dieser Stellung hat die ankommende kollimicrlitv-; there is a third position, which is shown in FIG. 4th is shown in which the afocal optics section Ii is completely removed from the optical path of the system. Ii this position has the incoming kollimicrli

Strahlungsenergie einen Strahlcnbiindeldurchmcsser ß], der gleich dein austretenden Strahlenbiindcldurchmesscr A ist, so dali das Verhältnis dieser zwei Strahlcnbündeldurchmcsser demnach genau den Wert I hat. Die effektive Brennweite (el. h. der zur Erzielung eines Slrahlenbündcldurchincssers ßj erforderliche Abstand der Strahlen 98) ist der Abstand zwischen der Konvergcnzlirise 32 und dem Dctcktorfcld 34. Demnach liegt die effektive Brennweite des in F i g. 41 dargestellten optischen Systems zwischen den in den f^: i g. 4b und 4d dargestellten Brennweiten, so daß auch das Gesichtsfeld des in Fig. 4f dargestellten Systems zwischen den in den Fig. 4b und 4d gegebenen Gesichtsfeldern liegt; das sich in Fig. 4f ergebende Gesichtsfeld entspricht dem Gesichtsfeld 52 (nach Fig. 1).Radiation energy has a beam bundle diameter ß], which is equal to the exiting beam bundle diameter A , so that the ratio of these two beam bundle diameters accordingly has exactly the value I. The effective focal length (i.e., the distance between the rays 98 required to achieve a beam through-hole) is the distance between the converging lens 32 and the detector 34. 41 shown optical system between the in the f ^: i g. 4b and 4d shown focal lengths, so that the field of view of the system shown in Figure 4f lies between the fields of view given in Figures 4b and 4d; the field of view resulting in FIG. 4f corresponds to the field of view 52 (according to FIG. 1).

In den F i g. 5a und 5b ist die von der Bewegung des Abtastspiegcls 26 verursachte Strahlenwinkcländcrung durch den afokalcn Optikabschnitt 12 für enge bzw. weile Gesichtsfelder dargestellt. In beiden F i g. 5a und 5b ist der Abtastspiegel in zwei Stellungen dargestellt, die mit ausgezogenen Linien bei 26 und mit gestrichelten Linien bei 26' dargestellt sind, so daß das Verständnis des Vorgangs einschließlich des Auftretens achsenferncr Strahlen erleichtert wird. Ferner sei angenommen, daß die vom Spiegel 26 in der mit ausgezogenen Linien angegebenen Stellung abgetastete infrarote Stranlungsenergic in den Fig. 5a und 5b parallel zur optischen Achse verläuft. Ferner ist der Durchmesser des den afokalcn Optikabschnitt 12 verlassenden und vom Abtastspiegel reflektierten Strahlenbündels ein konstanter Strahlenbündeldurchmesser A in beiden dargestellten Gesichtsfeldern.In the F i g. 5a and 5b show the change in the beam angle caused by the movement of the scanning mirror 26 through the afocal optical section 12 for narrow and long fields of view, respectively. In both figs. 5a and 5b, the scanning mirror is shown in two positions, shown in solid lines at 26 and in dashed lines at 26 ', so as to facilitate understanding of the process including the occurrence of off-axis rays. It is also assumed that the infrared energy disturbance scanned by the mirror 26 in the position indicated by the solid lines runs parallel to the optical axis in FIGS. 5a and 5b. Furthermore, the diameter of the beam leaving the afocal optics section 12 and reflected by the scanning mirror is a constant beam diameter A in both fields of view shown.

Fig.5a zeigt, daß der Strahlenbündeldurchmesser der in den afokalen Optikabschnitt 12 eintretenden Energie den Wert Si hat. Wenn sich der Abtastspiegel von der Stellung 26 in die Stellung 26' bewegt, tastet er einen Winkel ab, der von den Strahlen 100 angegeben ist. Der Winkel «ι, den der Strahl 100 beim Verlassen der Linie 16 bezüglich der optischen Achse einnimmt, ist konstant; er hat den zweifachen Wert des Winkels, den der Abtastspiegel bei der Bewegung von der Stellung 26 in die Stellung 26' durchläuft. Die Größe des Winkels α2. den der Energiestrahl 100 bezüglich der optischen Achse (für kleine Winkel) einnimmt, hängt von der folgenden Beziehung ab:FIG. 5a shows that the beam diameter of the beam entering the afocal optic section 12 Energy has the value Si. When the scanning mirror moved from position 26 to position 26 ', it scans an angle indicated by beams 100 is. The angle ι which the beam 100 assumes when it leaves the line 16 with respect to the optical axis constant; it is twice the angle of the scanning mirror when moving from position 26 in the position 26 'passes through. The size of the angle α2. which the energy beam 100 assumes with respect to the optical axis (for small angles) depends on the the following relationship:

(1)(1)

Wie Fig. 5b zeigt, hat der Durchmesser des Strahlenbündels der beim afokalcn Optiksystem 12 ankommenden Energie den Wert B2, während der Strahlenbündeldurchmesser der abgehenden Energie den Wert A hat. Bei der Bewegung des Abtastspiegcls von der Stellung 26 zur Stellung 26' beschreiben die Energiestrahlcn 102 einen Winkel <xj bezüglich der optischen Achse an der Linse 16.Ί, während bei der Linse 14a der gleiche Winkel «ι bezüglich der optischen Achse beschrieben wird. Die Beziehung zwischen den durchlaufenen Winkeln und der Strahlcnbündelgrößc bei der Anordnung mit weitem Gesichtsfeld läßt sich folgendermaßen ausdrücken:As FIG. 5b shows, the diameter of the beam of the energy arriving at the afocal optical system 12 has the value B2, while the beam diameter of the outgoing energy has the value A. When the scanning mirror moves from the position 26 to the position 26 ', the energy beams 102 describe an angle <xj with respect to the optical axis at the lens 16, while the same angle is described with the lens 14a with respect to the optical axis. The relationship between the angles traversed and the beam size in the arrangement with a wide field of view can be expressed as follows:

(2)(2)

Beispielsweise sei angenommen, daß der Strahlen hündcldurchmcsscr B\ den doppelten Wert des Durch mcsscrs A hat (B, =2A) und daß der Strahlenbündel durchmesser B₁ die Hälfte des Werts des Durchmesser: A hat (B: = '/:A). Unter Einsetzen dieser /wc Annahmen in die Gleichungen (I) und (2) ergibt sich:For example, it is assumed that the beam diameter B \ has twice the value of the diameter A (B, = 2A) and that the beam diameter B ₁ has half the value of the diameter: A (B: = '/: A). Substituting these assumptions into equations (I) and (2), we get:

Eine Auflösung
ergibtA resolution
results

ι:ν Gleichungen (3) und (4) nach <\ ι: ν equations (3) and (4) according to <\

= AlX₂ . = AlX ₂ .

In anderen Worten heißt das, daß bei der gleicher Bewegung des Abtastspiegcls von der Stellung 26 in die Stellung 26' der im weiten Gesichtsfeld (Fig. 5b abgetastete Winkel (Ks viermal so groß wie der in" schmalen Gesichtsfeld (Fig.5a) abgetastete Winkel /x. ist. Somit ist klar zu erkennen, wie die Bewegung de: Abtastspiegels den Strahlenwinkel entsprechend dei bestimmten Stellung des afokalen Optikabschnitt! (entweder im weiten oder im schmalen Gesichtsfeld^ ändert.In other words this means that in the same movement of the Abtastspiegcls from position 26 to position 26 'of the (in the broad field of Fig. 5b scanned angle (Ks four times as large as sampled in "narrow field of view (5a) Angle / x. It can thus be clearly seen how the movement of the scanning mirror changes the beam angle according to the specific position of the afocal optic section (either in the wide or in the narrow field of view).

In Fig. 6 ist ein typischer mechanischer Aufbau dei hier beschriebenen Strahlungsenergieabtastanordnung dargestellt. Eine (nicht dargestellte) stationäre Linse bildet ein Betrachtungsfenster für ein abgeschlossene«In Fig. 6, a typical mechanical structure is dei Radiation energy scanning arrangement described here is shown. A stationary lens (not shown) forms a viewing window for a closed "

j5 sphärisches Gehäuse 110. Das Gehäuse ist so angebracht, daß es sowohl um die Nick-Achse als auch uir die Gier-Achse eines Flugzeugs gekippt werden kann damit das Anvisieren eines gewünschten Ziels mit dei optischen Achse 22 erleichtert wird. Der afokalc Optikabschnitt 12 ist in der Anordnung bei engem Gesichtsfeld in der aktiven Stellung (entsprechend den Fig.4a und 4b) dargestellt. Die Stellungen bei mittlerem und weitem Gesichtsfeld sind mit gestrichelten Linien angegeben. Die den afokalen Optikabschniti 12 bildenden Linsen 14 und 16 sind auf einem (nichl dargestellten) einfachen Träger befestigt, der um einen Punkt 18 zwischen den Linsen in jede der drei oben beschriebenen Stellungen gedreht werden kann. Es sei bemerkt, daß sich die Linsen 14 und 16 innerhalb eines Rotationszylinders 112 drehen. Die aus dem afokalen Optikabschnitt 12 austretende kollimierte Infrarotenergie fällt auf den oszillierenden Vorderspiegel 26, und sie wird von diesem durch das konvergierende Linsensystem 32 aus drei Infrarotlinsen 114, 116 und 118 reflektiert. Diese Linsen können aus Germanium, 1173-Glas (von der Firma Texas Instruments Incorporated hergestellt und vertrieben) bzw. aus Germanium bestehen. Das Linsensystem 32 konvergiert und fokussiert die infrarote Strahlungsenergie vom Vorderspiegel 26 auf das Dctektorfcld 34. Die Linsen 14 und 16 sind konvergierend bzw. divergierend, und sie können aus Germanium hergestellt sein. Die Linse 16 ist zwar als divergierende Linse dargestellt, doch kann sie auch eine konvergierende Linse sein, wenn sie hinter demj5 spherical housing 110. The housing is mounted so that that it can be tilted about both the pitch axis and the yaw axis of an aircraft so that the aiming of a desired target with the optical axis 22 is facilitated. The afokalc Optical section 12 is in the arrangement with a narrow field of view in the active position (according to FIGS 4a and 4b). The medium and wide field of view positions are indicated by dashed lines Lines indicated. The lenses 14 and 16 forming the afocal optic section 12 are mounted on a (nichl shown) simple carrier attached around a point 18 between the lenses in each of the three above described positions can be rotated. It should be noted that the lenses 14 and 16 within one Rotate the rotary cylinder 112. The collimated infrared energy emerging from the afocal optics section 12 falls on the oscillating front mirror 26 and is guided by it through the converging lens system 32 reflected from three infrared lenses 114, 116 and 118. These lenses can be made from germanium, 1173 glass (from Texas Instruments Incorporated manufactured and sold) or consist of germanium. The lens system 32 converges and focuses the infrared radiation energy from the front mirror 26 onto the detector field 34. The lenses 14 and 16 are converging and diverging, respectively, and they can be made of germanium. The lens 16 is true shown as a diverging lens, but it can also be a converging lens if it is behind the

b5 Brennpunkt der konvergierenden Linse 14 angebracht wird.b5 focal point of the converging lens 14 attached will.

Die einen Teil des konvergierenden Linscnsyslems 32 bildende Linse 118 ist innerhalb eines krvoeencnThe lens 118 forming part of the converging lens system 32 is within a curved shape

Kühlers 120 mit geschlossenem Zyklus angebracht. Die konvergierende infrarote Strahlungsenergie 122 wird vom konvergierenden Linsensystem 32 auf das an der Detektorhalterung 124 befestigte Detektorfeld 34 fokussiert.Closed cycle cooler 120 attached. The converging infrared radiant energy 122 becomes from the converging lens system 32 onto the detector field 34 attached to the detector holder 124 focused.

Der Ausgang des Detektorfeldes 34 ist über die (nicht dargestellte) Videoelektronikschaltung an das auf einem Kühlkörper 126 befestigte Emitterfeld 38 angekoppelt. Dieses Emitterfeld strahlt Energie mit einem Wert ab, der auf die auf das Detektorfeld 34 fallende Energie bezogen ist. Die Strahlungsenergie 128, die in einem sichtbaren Bereich des Spektrums liegen kann, durchläuft ein Emitterfenster 130, und sie wird vom Umlenkspiegel 132 reflektiert. Die umgelenkte Strahlungsenergie durchläuft das koHimierende Linsensystem 40, das aus mehreren optischen Elementen zusammengesetzt ist, so daß ein parallel gerichtetes Licht erzeugt wird, das auf den Hinterspiegel 28 fällt. Da der Vorderspiegel 26 und der Hinterspiegcl 28 auf einem gemeinsamen Träger 30 befestigt sind, gibt es keine Synchronisierungsabweichungen zwischen der Abtastung auf der Vorderseite (mit der Infrarotenergie vom Objekt 20 von Fig. I) und auf der Rückseite (mit dem Sichtwiedergabeteil des Systems). Das abgetastete, parallel gerichtete Licht vom Hinterspiegel 28 durchläuft das koHimierende Fernsehlinscnsystem 46, wo mit Hilfe der Fernsehkamera 44 ein Videosignal erzeugt wird.The output of the detector field 34 is via the (not shown) video electronic circuit to the on one Heat sink 126 attached to emitter field 38 coupled. This emitter field radiates energy with a value which is related to the energy falling on the detector field 34. The radiant energy 128, which in a visible range of the spectrum, passes through an emitter window 130, and it is from Deflecting mirror 132 is reflected. The deflected radiant energy passes through the co-cutting lens system 40, which is composed of several optical elements, so that a collimated light is generated that falls on the rearview mirror 28. Since the front mirror 26 and the rear mirror 28 on one common carrier 30 are attached, there are no synchronization discrepancies between the scanning on the front (with the infrared energy from object 20 of Fig. I) and on the back (with the Display part of the system). The scanned, collimated light from rear mirror 28 passes through the cohering television lens system 46, which uses the television camera 44 to generate a video signal will.

In den Fig. 7a und 7b sind andere Ausführungsformen eines afokalen Optikabschnitts 150 dargestellt. Der afokale Optikabschnitt 150 besteht aus zwei ortsfesten Linsen 52 und 54, die konvergierend bzw. divergierend sind. Ein beweglicher Weitwinkeleinsatz 156 enthält zwei Linsen 158 und 160, die divergierend bzw. konvergierend sind. Die Linsen 158 und 160 können um einen Punkt 162 in eine zweite Stellung (mit weitem Gesichtsfeld) gedreht werden, die in F i g. 7b dargestellt ist. !n der in Fig. 7a dargestellten Stellung konvergiert die ankommende Strahlungsenergie längs der optischen Achse durch die Linse 152, und sie verläßt die Linse 154 mit einem Strahlenbündeldurchmesser, der kleiner als der in die Linse 152 eintretende Strahlenbündeldurchmesser ist. Die Strahlungsenergie fällt auf die Vorderseite des Spiegels 162;i, der die Abtastung ausführt. Die aus der divergierenden Linse 154 austretende Strahlungsenergie wird zwar vom Abtastspiegel 162a nach unten umgelenkt, doch ist sie zum Zweck der Erläuterung in gerader Richtung fortgesetzt dargestellt. Die abgetastete kollimierte Energie wird dann durch das Linsensystem 164 reflektiert und konvergiert, das sie auf Detektoren 166 fokussiert. Die effektive Brennweite des konvergierenden Linsensystem^ 164 ist ebenfalls dargestellt. In FIGS. 7a and 7b, other embodiments of an afocal optical section 150 are shown. Of the afocal optics section 150 consists of two stationary lenses 52 and 54, which are converging and diverging, respectively are. A movable wide angle insert 156 contains two lenses 158 and 160 that are divergent and divergent. are converging. The lenses 158 and 160 can about a point 162 in a second position (by far Field of view), which are shown in FIG. 7b is shown. converges in the position shown in FIG. 7a the incoming radiant energy along the optical axis through lens 152 and exiting lens 154 having a beam diameter that is smaller than the beam diameter entering lens 152 is. The radiant energy falls on the front of the mirror 162; i, which performs the scan. From The radiant energy exiting the diverging lens 154 is downwardly from the scanning mirror 162a deflected, but it is shown continued in a straight direction for the purpose of explanation. The scanned collimated energy is then reflected and converged by the lens system 164 that it is placed on Detectors 166 focused. The effective focal length of the converging lens system ^ 164 is also shown.

F i g. 7 zeigt die Anordnung der Optik, wenn der Weitwinkcleinsatz 156 um den Punkt 162 in seine Stellung gedreht ist. Bei dieser Anordnung ist die effektive Brennweite der in F i g. 7b dargestellten Optik kürzer als die effektive Brennweite der in Fig. 7a dargestellten Optik. Da sich die Brennweiten im umgekehrten Verhältnis zum Gesichtsfeld ändern, sei bemerkt, daß das Gesichtsfeld der in F i g. 7b dargestellten Optik weiter als das der in Fig. 7a dargestellten Optik ist.F i g. 7 shows the arrangement of the optics when the wide-angle insert 156 about point 162 into its Position is rotated. With this arrangement, the effective focal length is that shown in FIG. 7b shown optics shorter than the effective focal length of the optics shown in FIG. 7a. Since the focal lengths are in change the inverse relationship to the field of view, it should be noted that the field of view of the in FIG. 7b shown Optics is wider than that of the optics shown in Fig. 7a.

In F i g. 8 ist eine in bezug auf F i g. 1 leicht geänderte Ausführungsform dargestellt, die zwei Gesichtsfelder aufweist, nämlich ein weites Gesichtsfeld und ein schmales Gesichtsfeld. Afokale Linsenelemente 170 und 172 können gemeinsam in den optischen Weg 174 und aus diesem Weg bewegt werden, wie durch die Pfeile in der Bewegungsrichtung für das enge Gesichtsfeld und das weite Gesichtsfeld dargestellt ist. Wenn sich die Linsenelemente 170 und 172 (die divergierend bzw. konvergierend sind) in der dargestellten Lage befinden, wird die längs der optischen Achse 174 ankommende Strahlungsenergie vom Umlenkspiegel 176 reflektiert und vom Abtastspiegel 178 abgetastet. Die abgetastete Strahlungsenergie durchläuft dann ein konvergierendes Linsensystem 180, und sie trifft auf ein Detektorfeld 182. Die Theorie der Arbeitsweise gleicht der im Zusammenhang mit Fig.4f erläuterten Theorie. Wenn die Linsenelemente 170 und 172 in den optischen Weg 174 bewegt werden, wird ein weites Gesichtsfeld erzielt. Dies entspricht der im Zusammenhang mit F i g. 4d erläuterten Situation.In Fig. 8 is one related to FIG. 1 slightly changed Embodiment shown, which has two fields of view, namely a wide field of view and a narrow field of view. Afocal lens elements 170 and 172 can be shared in optical path 174 and be moved out of this way, as indicated by the arrows in the direction of movement for the narrow field of view and the wide field of view is shown. When the lens elements 170 and 172 (the diverging and converging) are in the position shown, the arriving along the optical axis 174 will be Radiant energy reflected from the deflecting mirror 176 and scanned by the scanning mirror 178. The scanned Radiant energy then passes through a converging lens system 180 and hits a detector array 182. The theory of the mode of operation is the same as the theory explained in connection with Fig. 4f. If the Lens elements 170 and 172 are moved into optical path 174, a wide field of view is achieved. This corresponds to that in connection with FIG. 4d explained situation.

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for scanning the radiant energy emanating from a scene, with an imaging device, a rotatably mounted scanning mirror that can be oscillated in two different directions, a radiant energy detector arrangement, which generates visible light with intensity changes that correspond to the intensity changes of the image of the falling on the radiant energy detector part of the arrangements Scene, a second mirror attached back to back to the scanning mirror, and a viewing device, characterized in that the imaging device (14, 16) is an afocal optical device which is designed in such a way that the field of view is directed to the radiation energy coming from the scene is variable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the afocal optical device is incoming receives and outgoing collimated radiant energy with a first bundle diameter generated collimated radiation energy with a second bundle diameter.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the optical device has two Contains lentils.

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the two lenses for changing the Visual field are movable.

5. Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that one of the two lenses is converging and that the other lens is divergent.

6. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that both lenses are converging.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the two lenses from Germanium consist.

8. Device according to one of claims 3 to 7, characterized in that between the two Lenses for changing the field of view an additional device can be inserted.

9. Apparatus according to claim 1, characterized in that the two directions of the oscillating movement of the scanning mirror are at an angle of less than 90 ° to each other.

10. The device according to claim 1, characterized in that the viewing device a television camera arranged to see the light coming from the second mirror receives and generates a video signal which is sent to a television picture tube for reproduction of a visible Image of the incoming infrared energy is applied.